Opis projektu

Celem projektu jest wdrożenie zupełnie nowej metody określania tempa ekspansji Wszechświata, a
zatem własności ciemnej energii. Metoda jest oparta o wykorzystanie aktywnych galaktyk, w tym w
dużej mierze najjaśniejszych aktywnych galaktyk – kwazarów. Rozważymy kilka wariantów tej
ogólnej metody. Spodziewamy się, że po dopracowaniu szczegółów i zebraniu odpowiedniej ilości
pomiarów niektóre a nich powinny dać wyniki precyzyjniejsze niż ocena ekspansji Wszechświata w
oparciu o badanie gwiazd Supernowych typu Ia. W ten sposób planujemy nie tylko potwierdzić
przyspieszoną ekspansję Wszechświata, ale zmierzyć efekt na tyle dokładnie, aby zobaczyć, czy ta
przyspieszona ekspansja będzie się w przyszłości kontynuować bez ograniczeń, a Wszechświat będzie
się stawał coraz bardziej pusty.

Nasza podstawowa metoda opiera się o pomiar opóźnienia linii emisyjnych kwazara w stosunku do
kontinuum, co pozwala na bezpośredni pomiar rozmiaru emitującego obszaru, a rozmiar ten, jak
pokazaliśmy w naszym prostym a nowatorskim modelu jego formowania się, zależy niemal wyłącznie
od jasności absolutnej kwazara. Znając jasność absolutną oraz – co łatwo zmierzyć – jasność
obserwowaną oraz przesunięcie ku czerwieni możemy umieścić każdy z obiektów na diagramie
Hubble’a. Dysponując modelem obszaru powstawania linii opracujemy szczegółowo związek rozmiaru
obszaru z jasnością. Następnie połączymy wszystkie dostępne dane obserwacyjne w celu
wykorzystania jak największej liczby obiektów o różnych wartościach przesunięcia ku czerwieni, tak
aby zobaczyć historię ekspansji Wszechświata. Jako dane obserwacyjne wykorzystamy nasze własne
dane z 11-metrowego teleskopu SALT (Southern African Large Telescope) i dane od naszych
współpracowników z Chin, oraz opóźnienia mierzone i publikowane przez inne grupy obserwatorów.
Dwa inne warianty metod są trudniejsze, oparte o sam kształt linii emisyjnych, i tu dane obserwacyjne
istnieją, ale modelowanie jest dużo bardziej złożone i osiągnięcie odpowiedniej dokładności może nie
być możliwe. Ostatnia z opcji to wykorzystanie fotometrycznego monitorowania nieba w ramach
planowanego największego na świecie przeglądu nieba, z naciskiem na zmienność obiektu – każdy
fragment nieba będzie obserwowany wielokrotnie, w sześciu różnych barwach, w sumie 1000 razy w
ciągu 10 lat. Przegląd ten (Large Synoptic Survey Telescope – LSST) rozpocznie działanie w 2020
roku i co przyniesie detekcję 10 milionów kwazarów. Wykorzystanie tych obserwacji będzie wymagało
dobrania możliwie optymalnych metod. Ich pracowanie będzie częścią tego projektu.
Ciemna energia to wielkie wyzwanie współczesnej astronomii i fizyki. Odkrycie odstępstw jej
własności od przewidywań związanych ze stałą kosmologiczną ma kluczowe znaczenie dla głębszej
interpretacji tego zjawiska. Nasza metoda oparta o kwazary jest podobna w charakterze do ograniczeń
z gwiazd Supernowych Ia, ale pokrywa znacznie lepiej szeroki przedział wartości przesunięcia ku
czerwieni.

Metoda nie była jeszcze stosowana w kosmologii, i opiera się o także nowatorski model powstawania
linii emisyjnych w kwazarach, co stwarza nam możliwość wykorzystania jej możliwości w pełni.